70. Вібрація, її джерела, класифікація і характеристики

Вібрація — це сукупність механічних коливань пружних тіл. Найпростішим видом механічних коливань є гармонійні коливання. Коливання - це рух точки або механічної системи з почерговим наростанням та спаданням в часі ( за синусоїдальним законом) значень щонайменше однієї координати, при частоті коливань менше 16 Герц такий рух сприймається як вібрація. При частоті більше 16 Герц — як вібрація і шум. Вібрацію викликають неврівноважені силові впливи, які виникають у процесі роботи машин і механізмів, деталі яких здійснюють зворотно-наступальні рухи. До такого устаткування належать

оброблювальні верстати, штампувальні та ковальські молоти, електро- та пневмоперфоратори, електроприводи, насосні установки, компресори, механізований інструмент та ін. Сюди також належать механізми, в яких деталі, що рухаються, здійснюють ударні впливи, зубчасті передачі, підшипники. Існують також спеціальні вібраційні установки, що використовуються при ущільненні бетонних сумішей, подрібненні та сортуванні сипких матеріалів тощо. Класифікацію і гігієнічні норми вібрації встановлює ГОСТ 12.1.012-90 «Вібрація. Загальні вимоги безпеки.»

За способом передачі на людину вібрація поділяється на загальну, яка передається через опорні поверхні на тіло людини, що стоїть або сидить, і локальну, яка передається через руки людини.

За напрямком дії вібрація поділяється в залежності від дії за напрямком координатних осей (вертикальної та горизонтальної) як для загальної, так і локальної вібрацій.

Загальна вібрація за джерелом виникнення поділяється на транспортну, яка виникає при русі машин; транспортно-технологічну, яка виникає при роботі машин, що виконують технологічну операцію в стаціонарному положенні або переміщуються по спеціально підготовлених поверхнях; технологічну, яка виникає при роботі стаціонарних машин або передається на робочі місця, що не мають джерел вібрації.

За місцем дії технологічна вібрація поділяється на таку, що виникає:

- на постійних робочих місцях виробничих приміщень підприємств

- на робочих місцях складів, їдалень, побутових , чергових та інших виробничих приміщень, де немає джерел вібрації

- на робочих місцях заводоуправлінь, конструкторських бюро, лабораторій, обчислювальних центрів, медпунктів, конторських приміщень, робочих кімнат та інших приміщень для працівників розумової праці.

За часовими характеристиками загальна та локальна вібрації поділяються на:

- постійну, для якої величина віброприскорення чи віброшвидкості змінюється менше, ніж у два рази (менше 6 дБ) за робочу зміну

- непостійну, для якої параметри віброприскорення чи віброшвидкості змінюються не менше, ніж у два рази (6 дБ і більше) за робочу зміну.

Непостійні вібрації поділяються на переривчасті, коливні, імпульсні.

Локальну вібрацію за джерелом виникнення поділяють на таку, що передається від:

- ручних машин або ручного механізованого інструменту, органів керування машинами та устаткуванням

- ручних інструментів без двигунів та деталей, які обробляються..

Основними характеристиками вібрації є:

- частота вібрації (періодичність коливань) f, Гц

- амплітуда віброзміщення (вібропереміщеня) A, м

- віброшвидкість (коливальна швидкість) ֥Ѵ, мм/с

- віброприскорення ( прискорення коливання) a, м/с

- період вібрації (коливаня) T, с.

На практиці частіше використовують поняття логарифмічного рівня коливань — характеристики коливань, яка порівнює дві однойменні фізичні величини, пропорційні десятковому логарифму відношення оцінюваної і опорного (порогового) значення цієї величини. За початок відліку приймаються опорні значення параметрів:

- амплітуда віброзміщення (вібропереміщення) A =8*10 м

- віброшвидкість Ѵ =5*10 м/с

- віброприскорення Q =3*10 м/с .

При цьому вібрація оцінюється величиною, вираженою в децибелах, дБ.

Найчастіше для оцінки вібрації використовують логарифмічний рівень віброшвидкості (коливальної швидкості)

L =20 lg Ѵ/ Ѵ (дБ),

де Ѵ — абсолютне значення віброшвидкості, м/с

Ѵ — опорне значення віброшвидкості, м/с.

71-72. Дія вібрації на людину, гігієнічне нормування, методи контролю параметрів вібрації

Загальна вібрація діє на весь організм, а місцева лише на окремі його частини: верхні кінцівки, плечовий пояс, судини серця. Часто ці види вібрацій збігаються. В результаті такої вібрації в тілі або окремих його частинах виникають коливальні рухи — поперечні, повздовжні скручуючі коливання. Якщо частоти коливань робочих місць збігаються з власними частотами коливань внутрішніх органів людини (явище резонансу), то можливі механічні пошкодження цих органів.

Так, весь організм і більшість внутрішніх органів резонують при частоті 6-9 Гц, голова — 17-25 Гц, для людини в положенні «стоячи» є два резонансні піки — 5-12 Гц і 17-25 Гц, а для положення «сидячи» — 4-6 Гц.

Людина відчуває вібрацію при віброшвидкості Ѵ=10 м/с, а при Ѵ=1м/с та при певних частотах ця вібрація викликає страх, біль, гнів або розгубленість. Систематична дія вібрації призводить до різних порушень в здоров’ї людини, зокрема, може бути причиною вібраційної хвороби — професійного захворювання, яке піддається лікуванню лише на перших стадіях розвитку, пізніше виникають незворотні зміни, що призводять до інвалідності. Це стійкі порушення фізіологічних функцій організму, в першу чергу центральної нервової системи. Змінюється регуляція тонусу периферичних нервових судин, що викликає спазми кінцівок. Порушується вазомоторна координація, розвивається вегетативний поліневрит. Загальна вібрація спричиняє порушення нормальних корково-підкоркових зв’язків у центральній нервовій системі, зміни у функціональному стані периферичних судин, порушення білкової та температурної чутливості, зміни в суглобах, які призводять до обмеження їх рухливості.

Дія на руки працюючих місцевої вібрації через вібруючий інструмент спричиняє

порушення чутливості шкіри, втрату міцності кровоносних судин, чутливості нервових волокон, окостеніння сухожиль, відкладання солей у суглобах та інші небажані впливи. Людина починає скаржитись на порушення серцевої діяльності, запаморочення, головний біль, поганий сон і самопочуття, зниження працездатності.

Вібрація негативно впливає не лише на працюючих, а й на машини та обладнання, обмежує їх технологічні можливості та довговічність.

Вібрація підвищеної частоти (понад 16-20 Гц) проявляється у вигляді шуму, а тому зниження вібрації рівнозначне зниженню шуму у виробничих приміщеннях.

Гігієнічні норми вібрації приймаються окремо для кожного встановленого напрямку в кожній активній смузі.

Середньогеометричні частоти активних смуг для вібрації стандартизовані та становлять 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 63, 125, 500, 1000 Гц.

Загальна вібрація нормується з урахуванням джерел її виникнення. Для загальної локальної вібрації нормують величини віброшвидкості та віброприскорення як у лінійних одиницях (м/с, м/с ), так і в логарифмічних (дБ) залежно від частоти вібрації. Загальна вібрація нормується в діапазоні частот 0,8-80 Гц, а місцева (локальна) — в діапазоні частот 8-1000Гц. Оскільки вібрація здебільшого включає як горизонтальну, так і вертикальну складові, то при її нормуванні враховують напрям дії вібрації.

Гігієнічна оцінка вібрації здійснюється згідно з ГОСТ 12.1.012-90 «Вібрація. Загальні вимоги безпеки.» Існує ще технічне та санітарно-гігієнічне нормування. Стандарт рекомендує оцінювати вібрацію такими методами: частотним аналізом параметра, що нормується; інтегральною оцінкою за частотою параметра, що нормується; дозою вібрації.

Загальну вібрацію вимірюють у таких координатних осях:

z — вертикальна, перпендикулярна до опірної поверхні, що йде уздовж тулуба

x — горизонтальна, від спини до тулуба

y — горизонтальна, від правого плеча до лівого

При вимірюванні локальної вібрації вісь х паралельна до осі місць охоплення джерел вібрації, вісь z — лежить у площині, утвореній віссю х та напрямом подачі або прикладання сили (віссю передпліччя, якщо сила не прикладається), вісь у перпендикулярна до площини осей х та z.